[科普帖]关于TDP的含义
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hblcy88 楼主
很多小白都误以为,cpu包装盒上标注的TDP就是cpu运行的功耗,也有人百度过后认为TDP的含义就是cpu拷机时的功耗。其实都不是这样,TDP是在CPU生产过程中写入CPU内的一个参数,两颗一模一样的CPU玩游戏的实际功耗也一样的情况下,依然可以根据需要设置为不同的TDP。而且TDP为115W的10核低频E5比TDP69W的E3V2实际在各种场合下功耗还要小。TDP的意义到底是什么呢?请听我细细道来。
TDP全名是“散热设计功耗”这个参数是提供给PC厂商用于定制散热器用的。度娘上加上了一句TDP值对应CPU在百分之百利用率的时候的发热,然后就以这个值来定散热器了,但是这样理解也是不全对的。编辑这句话的人应该是加上了自己的理解。
先扯个小故事,觉得长可以跳过,以现在INTEL的4核cpu的生产过程大致是这样,先在生产线上批量生产出一大堆一模一样的未成品CPU,他们只被标注上合格等级,然后再根据当时的市场需要把一些数据写入进CPU中,这些数据包括主频,核心数量,线程数量,是否允许超频等等,TDP也是要写入进CPU的一项参数,这个过程叫做量产,CPU正面的那些触点就是干这个的。量产写入完数据的未成品CPU就可以被我们称为I5 i7了,其实很多不同型号的I5 I7还有E3甚至包括部分I3原本都是一条生产线生产出来合格等级不同未成品。一般来说E3是用不适合上高主频的未成品量产出来的,但假如E3的销量太好了,也会拿出些本该量产I7的未成品量产为E3。量产的技术是绝对保密的,假如我们掌握了买颗E3 I5什么的就可以变i7,那样必须发大财。
言归正传,TDP是生产CPU的时候根据需要写入CPU内的一个参数,他的作用和机理是这样,当cpu知道自己的功耗超越TDP这条红线依然还在上涨,那么他会通过降低主频电压的方式来降低功耗。TDP是一条红线,如果cpu的功耗突破这条红线,cpu会以降低性能的方式让功耗保持在TDP附近,这便是TDP的意义。同样CPU也会被写入一个温度上限,当实际温度突破这个上限cpu也会想办法降低它。现在的iu大都带有睿频功能,到现在已经升级到睿频2.0了。现在Iu睿频的机制为,在CPU未突破TDP的情况下自动加压加主频提升性能,突破TDP后允许睿频再持续一段时间后降频。但TDP的含义还不值这些,等一下我们还会提到兼容机主板厂商对TDP的破解。
接下来的内容更重要,处理器厂家是依照什么标准来给CPU设定TDP的呢?这就要谈到厂家设定TDP的政策。TDP的设定和两个东西有关一个是这颗CPU运行同样软件的功耗,另一个就是厂家对这颗CPU的定位,后者往往更为主导。不一定TDP高的U打游戏功耗就大。
下面我们先做一个实验,分别用32NM tdp为80W的E3V1和22NM TDP为115W的10核心低主频的ES版E5做拷机实验,我们用的软件是aida都是只拷FPU,主板是可以测出CPU实际功耗的,aida这个软件可以显示出主板测出来的CPU功耗(cpu package)。
E3V1在一般的H61主板上电压是1.26V左右的样子保持着睿频,软件这时候显示的CPU功耗是80W达到了TDP附近(但其实这时候E3V1的功耗比80W大的多,现在的DIY主板大都破解了TDP限制当功耗大于TDP的时候,会骗CPU说他的功耗依然在TDP附近徘徊)这时候插在插座上的功耗仪显示整机130W(电源百分之85转化率 硬盘是SSD显卡内存功耗也非常低,intel家主板功耗相当低 这些东西加起来10W的样子,然后大家可以通过功耗仪显示的整机功耗计算CPU功耗了)
我们知道cpu实际的功耗和电压的关系是非常大的,
现在我们降低CPU电压也就降低了CPU实际拷机功耗,但我们把电压降到1.1V的时候,插在插座上的功耗仪显示的功耗从130W降低到105W,温度也明显降低,但主板显示的功耗只降了1W。只有当主板显示CPU功耗低于80W 才能和功耗仪上显示的通过计算对应得上
,也就是说diy的主板当cpu功耗低于TDP告诉他真的,当高于TDP的时候就骗他说在TDP周围,这样就算CPU突破了TDP依然不会降低性能,图中E3V1依然能保持着睿频
关于TDP破解玩过4核I7笔记本的朋友应该印象比较深刻,笔记本大多都是不破解TDP限制的,桌面I7拷机可以持续睿频。但笔记本的4核I7高负荷就容易失去睿频。不过这一点上haswell相对IVY最大的进步就体现出来了,haswell的4核笔记本良好的电源管理就可以在高负荷的时候不以降低性能为代价保持在TDP内,更不容易失去睿频。
现在我们来看看低主频10核tdp115w的E5的表现
tdp为115W的E5拷FPU时软件显示的CPU功耗只有70W!我用双路的10核E5拷FPU功耗仪显示的整机功耗也才200W,要知道2011的双路主板功耗可不低,单颗低主频10核E5拷FPU甚至没以前玩的E3V2高,不得不说高端服务器领域intel拿出的才叫真正的22NM(其实E3V2弄这么低主频电压的时候功耗也很强悍,INTEL22nm真是为低频打造,苹果的新mac pro使用12核低主频E5也能做的那么小全靠了它)
夸完了22NM的E5该言归正传了,tdp80w的e3v1拷FPU轻松突破了自己的TDP,因为有主板的TDP破解没有以降低性能的方式降低功耗。而tdp115W的22NM e5同样是拷FPU功耗70W远低于自己的TDP。这都是因为他们的TDP设置是根据他们各自定位不同设定的。
打个比方CPU厂家生产出了两颗同样的CPU半成品,要量产成两种型号,一种定位为高端移动工作站,用这种机器的人不会长期满负荷,机器为了轻薄散热能力也有限,但偶尔他们也会开一些需要性能的软件,但这些软件只是短时间比较卡,这时候一台有睿频,但TDP又限制得很低的cpu最合适。另一种定位给长期从事满负荷渲染的机器,有暴力风扇散热不是问题,只要求性能输出最大化那么就可以把TDP定的很高。
关于CPU的满载功耗,如果无视TDP,其实CPU满载也是分相当多的情况的,CPU内有很多东西组成他们都能发热,不同情况功耗是不同的,而且每一个原件都在满负荷工作的时候不见得是功耗最大的时候,大家可以下载个aida拷一下,只拷FPU的时候温度比拷fpu加其他的时候高多了。浮点单元是cpu里的发热大户,多开网页满载功耗<打游戏满载功耗<渲染满载功耗<软件拷浮点单元功耗。渲染时浮点单元占比重比较大发热比较高,但不同的渲染器不同的文件场景渲染时的功耗差别也很高,就连极限拷机软件的功耗也会有点差别。电脑的极限功耗最大是多少还真是个难回答的问题,就2600K我见到最大功耗是在支持AVX指令集的linx拷机时的峰值(数值是波动的)
总之不同软件的满负荷,发热是不一样的,电脑最卡,卡到不能动弹的时候发热可能比较低,主要是整数单元满载的软件就是让电脑发热不高却让电脑到最卡的状态。如果希望电脑不卡这个时候适当提升主频电压,在整数单元满载的情况下发热依然不大,但如果让浮点满载机器可以热崩溃。但如果有TDP限制,那么你就可以在大部分时候享受到更多的性能,又不用担心因为散热能力不足导致少数情况下机器崩溃。
说了这些就更好理解CPU厂家的TDP设定政策了,这些政策都是根据不同的使用人群来的,如果他认为使用者主要的满载是多开程序,看高清,那么就设置个相对低的TDP和相对高的主频睿频,大部分日常使用中能感受到高性能,又能在发热比较大的时候限制性能保持稳定。如果使用者是游戏发烧友那么就提高TDP给予更高的游戏性能(这种主板厂商的TDP破解面前都是浮云)2600K比E3V1高的那15W TDP不只是核显,不过还有一点要强调一般TDP低的CPU相应会选体质比较好的,再设置低些的主频和电压,实际功耗也低些。如果使用者是买用于高性能用途长期跑渲染什么的,那么厂家就会设定相对高的TDP,保证任何时候都性能优先。
再举个典型例子,intel 32NM最顶级的8核是E5 2687W (满载全核主频3.1G)TDP为150W面对的就是各种需要高性能的人。惠普找INTEL定制了一款CPU型号为E5 2689(满载全核主频3G)默认主频低睿频高TDP也只有115W。惠普定制的这一款CPU就是专门针对一些编辑用的工作站用的,在视频编辑等工作的时候这款只有115W tdp的定制U可以享受到顶级2687w的性能(其实这个时候功耗也差不多)但是万一发热过大的时候又能把功耗限制到115W,所以对散热器电源主板的要求不高的情况下又能让专门的使用者体验2687W的性能。
关于TDP还有一点要说的,就是TDP大多都是一些特定数值,比如 AMD的FX有95W 125w两个级别 apu有65w 100W 还有些低功耗领域有45W。除此之外同一时期很少再添加新的级别 因为一个级别对应一种散热器指标。假如AMD出了一款U实验中最高会到115W,如果是fx那么也只能把他加到125W级别里(amd对FX的定位就是各种用途优先性能)。所以TDP同为125W的8350 8150 1100T实际功耗一个比一个小。
一款CPU实验中测得最高功耗,如果定位是日常那么TDP可以标注的低于它,但又可以因为厂家的TDP破解而试部分时候U的实际功耗高于TDP。如果这款CPU定位是任何高性能领域,比如我那颗22nm的E5实验测得最高功耗是96W,E5现在有70 80 95 115 130 150这几个TDP级别,那么这颗E5要分到115W级别里虽然只比95W高一点点,但因为他是面对高性能领域的TDP只能高不能低。
2013年11月08日 12点11分 1
level 7
精前留名[真棒]
2013年11月08日 12点11分 2
回复 65186959 :超频的时候要先关闭AMP和CNQ,这样就不用担心TDP限制了
2013年11月16日 15点11分
回复 hblcy88 :不用跟那2B讨论了
2014年05月24日 07点05分
tdp就是默压下的极限功耗,是个不可能超越的值,就这样
2013年11月16日 14点11分
回复 65186959 :不是的,TDP是cpu允许自己达到的最大功耗,突破则降频。默压极限功耗是一个不好确定的值,cpu在研发的时候有个相识概念。一般的U的TDP是低于它的,如果拷机会降频,但兼容机破解了TDP限制使U可以突破TDP依然火力全开。某些高性能领域用途的U TDP会保守的设高,以保证常年不降频跑满负荷
2013年11月16日 15点11分
level 13
顶!!!快去置顶帖申精
2013年11月08日 12点11分 3
level 10
好贴帮顶[真棒]
2013年11月08日 13点11分 6
level 11
长知识了
2013年11月08日 13点11分 7
level 13
又来纠结科普这个了啊
2013年11月08日 13点11分 8
回复 月雨林叶 :不是这样。TDP设置高低取决两个因素一个是这个U本身的能效(干同样的事的功耗),还有一个就是这颗U的定位。家用的就把TDP设置低,高性能领域是故意设置的高。跑同样的软件低频E5耗电低于E3。但跑耗电高的一些软件E5能火力全开,E3则应该降频。但主板厂商把TDP破解E3能超过TDP依然睿频
2013年11月16日 13点11分
总之TDP高的U功耗就高[笑眼]
2013年11月16日 11点11分
回复 月雨林叶 :如果玩笔记本就应该对TDP限制深有体会,解压文件什么的U还能睿频跑。结果一跑渲染 拷机U就降频了,那怕把散热做的很好。的确低TDP的U一般也是特挑体制能效高,但TDP和节能的关系不是绝对的。
2013年11月16日 13点11分
回复 月雨林叶 :打个比方同一颗CPU要想不降性能玩游戏至少50W。我可以把TDP设置到10W,只有看网页聊QQ速度很快,玩游戏就降频了。也可以把TDP设置到500W,那么他无论干什么都不会降频只要温度不超标,但他玩游戏该是50W依然是50W。定位高性能方面的U都会把TDP设置高一点以保证任何时候都火力全开
2013年11月16日 13点11分
level 12
写的很详细 但我还是不知道tdp到底指什么
2013年11月08日 13点11分 9
我真该一句话结尾,tdp是指cpu运行自己达到的最大功耗,当高于这个功耗就降频。他是根据需要写入到CPU内的一个值,同一个CPU重视节能就写的小一些有时候会降频,如果重视性能就写的高一些。但现在大多兼容机主板都破解了它,对兼容机来说TDP的意义已经消失了
2013年11月08日 13点11分
@hblcy88 :第一句话最有价值!点破tdp的实际意义!
2013年11月08日 13点11分
似乎明白了一点点。
2013年11月20日 13点11分
rdp就是一个热效率值,u的实际功耗一般都在操作手册里面有标识,最高温度一般在参数里面就有了。比如发热到多少度时cpu输出功率有多少,注意是输出功率,不是输入,这个功率值是动态的!
2013年11月21日 20点11分
level 9
顶一个~虽然没看完~不过还是幸苦了。
2013年11月08日 13点11分 10
level 14
精前留名
2013年11月08日 13点11分 11
level 13
好贴啊,但是太TM长了
2013年11月08日 13点11分 13
level 14
好贴,不过太长了,顶
2013年11月08日 13点11分 14
level 11
精前留名~虽然不大懂~~
2013年11月08日 13点11分 15
level 13
精前留名
2013年11月08日 13点11分 16
level 11
[滑稽]
2013年11月08日 13点11分 17
level 9
hblcy88 楼主
补充一下,如果觉得这个帖子太长看不完,那么我就把内容精简在这一楼。tdp是指cpu运行自己达到的最大功耗,当高于这个功耗就降频。它是根据需要写入到CPU内的一个值,同一个CPU重视节能就写的小一些有时候会降频,如果重视性能就写的高些。但现在大多兼容机主板都破解了它,对大多兼容机来说TDP的意义已经消失了。
的确tdp低的CPU大多也都会选体质好些的电压主频给低些,实际功耗也低些。但TDP和CPU功耗以及整机功耗的关系不是绝对的。低性能领域标的TDP会相对低,高性能领域会标的TDP相对高。tdp比I5低的I3实际功耗也比I5低。但TDP比E5低的I5不一定实际功耗就比E5低。
2013年11月08日 13点11分 18
level 13
谁来精简一下啊!
2013年11月08日 13点11分 19
level 15

不错,受教了。
2013年11月08日 13点11分 20
level 11
怪不得5700之类的CPU价格反而比5800K高。原来用料好啊。
2013年11月08日 13点11分 21
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